在神經(jīng)系統(tǒng)研究中,我們常使用鈣指示劑表征鈣離子濃度變化,以反映神經(jīng)元的活動(dòng)。常見(jiàn)的鈣成像方法有雙光子熒光成像和單光子熒光成像兩種,其中后者是研究腦神經(jīng)活動(dòng)的常用方法。但與雙光子成像相比,單光子成像更易受到來(lái)自神經(jīng)元的高水平串?dāng)_,導(dǎo)致信噪比降低。不僅如此,采集活動(dòng)信號(hào)時(shí)還易被來(lái)自近距離通過(guò)的軸突和樹(shù)突的信號(hào)所污染,造成的非特異性信號(hào),這些均嚴(yán)重影響對(duì)神經(jīng)元活動(dòng)反應(yīng)的精細(xì)成像。因而,在單光子熒光成像的基礎(chǔ)上,研究團(tuán)隊(duì)在細(xì)胞核中表達(dá)遺傳編碼的鈣指示劑,從而消除神經(jīng)纖維信號(hào)。但與經(jīng)典的胞質(zhì)鈣成像相比,鈣進(jìn)入細(xì)胞核的要求降低了這種成像的時(shí)間精度。鈣信號(hào)在神經(jīng)元功能調(diào)控及信息傳遞方面發(fā)揮著重要作用。深圳熒光鈣成像grain lens
麻省理工學(xué)院和波士頓大學(xué)的研究人員近研究使用一種熒光探針,能夠在大腦細(xì)胞處于電活動(dòng)狀態(tài)時(shí)點(diǎn)亮,可以立即對(duì)小鼠大腦中多個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)進(jìn)行成像。麻省理工學(xué)院的腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)神經(jīng)技術(shù)教授、兼生物工程學(xué)教授EdwardBoyden表示,只需要使用簡(jiǎn)單的光學(xué)顯微鏡,即可實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)。神經(jīng)科學(xué)家可以將大腦內(nèi)電路的活動(dòng)進(jìn)行可視化,并將其與特定行為聯(lián)系起來(lái)。“如果想研究一種行為或疾病,就需要對(duì)神經(jīng)元群體的活動(dòng)進(jìn)行成像,讓這些神經(jīng)元群網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同工作。”Boyden說(shuō)。合肥神經(jīng)細(xì)胞鈣成像小鼠頭戴式微型顯微鏡為后續(xù)清醒動(dòng)物腦功能鈣成像研究提供了一套可靠的顯微成像系統(tǒng)。
雙光子顯微成像技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的結(jié)合了共聚焦激光掃描顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)的一種新型非線性光學(xué)成像方法,采用長(zhǎng)波激發(fā),能對(duì)組織進(jìn)行深層次成像。常用的比較好激發(fā)波長(zhǎng)大多位于800-900nm,而水、血液和固有組織發(fā)色團(tuán)對(duì)這個(gè)波段的光吸收率低,此外散射的激發(fā)光子不能激發(fā)樣品,因此背景第,光損傷小,適用于在體檢測(cè)。雙光子熒光成像技術(shù)能準(zhǔn)確定位細(xì)胞內(nèi)置入的微電極位置,從而觀察胞體、樹(shù)突甚至單個(gè)樹(shù)突棘的活性。研究者可完整的觀察神經(jīng)組織的gaofen辨熒光圖像,甚至可以分辨神經(jīng)細(xì)胞單個(gè)樹(shù)突棘中的鈣分布。
一項(xiàng)由葡萄牙尚帕莫未知中心,牛津大學(xué),哥倫比亞大學(xué),荷蘭鹿特丹伊拉斯謨大學(xué),麻省理工學(xué)院,倫敦大學(xué),德國(guó)MaxPlanck生物控制論研究所,德國(guó)圖歐賓根大學(xué)多方合作的研究于2020年11月4日在Neuron上發(fā)表了題為TheAnteriorCingulateCortexPredictsFutureStatestoMediateModel-BasedActionSelection的文章,作者通過(guò)一個(gè)新的兩步謎題任務(wù)了解基于模型的決策使用對(duì)行為具體后果的預(yù)測(cè),在小鼠的一系列決策任務(wù)中使用Inscopix顯微鈣成像和光遺傳學(xué)來(lái)證明前扣帶皮層(ACC)預(yù)測(cè)了行動(dòng)將導(dǎo)致的狀態(tài),而不僅*是預(yù)測(cè)它們是好是壞,并判斷結(jié)果是否與這些預(yù)測(cè)相符。研究結(jié)果表明,ACC是基于模型的控制的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),在預(yù)測(cè)所選操作的未來(lái)狀態(tài)方面發(fā)揮著特定作用。專業(yè)的鈣成像顯微鏡使得鈣成像變的直接。
哺乳動(dòng)物進(jìn)入睡眠后神經(jīng)元活動(dòng)發(fā)生了戲劇性的變化,覺(jué)醒的神經(jīng)元活動(dòng)被認(rèn)為會(huì)增加睡眠需求。其他腦細(xì)胞(膠質(zhì)細(xì)胞)在自然睡眠-覺(jué)醒周期中的變化以及它們?cè)谒哒{(diào)節(jié)中的作用相對(duì)來(lái)說(shuō)還沒(méi)有被研究過(guò)。華盛頓州立大學(xué)ElsonS.Floyd醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)系的MarcosG.Frank研究團(tuán)隊(duì)于2020年9月24日在CurrentBiology上發(fā)表論文“ARoleforAstroglialCalciuminMammalianSleepandSleepRegulation”,通過(guò)使用滔博生物-Inscopix自由活動(dòng)鈣成像顯微鏡發(fā)現(xiàn)額葉皮層的星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣濃度隨睡眠和清醒而變化,會(huì)在睡眠剝奪后改變,并調(diào)節(jié)睡眠需求。長(zhǎng)時(shí)間追蹤相同細(xì)胞,進(jìn)行可重復(fù)的科學(xué)研究對(duì)自由行為動(dòng)物進(jìn)行慢性鈣成像研究。寧波熒光顯微鈣成像售后保障
隨著熒光顯微鏡技術(shù)的迅速發(fā)展,在體鈣成像技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。深圳熒光鈣成像grain lens
霍華德休斯頓醫(yī)學(xué)研究所(HHMI)ScottSternson課題組研究了影響這種源源不斷的食欲的神經(jīng)機(jī)制。他們通過(guò)使用Inscopix小顯微鏡觀察小鼠腦干區(qū)域的神經(jīng)元,發(fā)現(xiàn)貪念美食的小鼠可能是因?yàn)樘厥獾拇竽X區(qū)域?qū)γ朗澈湍滩璞绕渌∈蟾用舾?。本能?huì)驅(qū)使我們?cè)诟械金囸I和干渴的時(shí)候?qū)ふ沂澄铮谡业绞澄锘蛩畷r(shí)通過(guò)眼睛看、鼻子聞、嘴巴嘗等方式來(lái)感受和決定要不要吃,吃到一定程度產(chǎn)生滿足感(或是吃了還想吃的不滿足感)。因此,要把大腦中匯集的關(guān)于吃喝的各類信號(hào)分清楚,并找出控制不同吃喝行為的神經(jīng)環(huán)路無(wú)疑是很有挑戰(zhàn)的任務(wù)。ScottSternson博士的研究團(tuán)隊(duì)在小鼠大腦中尋找饑餓和干渴神經(jīng)環(huán)路共存的腦區(qū)。他們注意到,腦干的藍(lán)斑區(qū)(locuscoeruleus)附近有一群谷氨酸能神經(jīng)元(被稱為periLC神經(jīng)元),參與進(jìn)食和飲水的行為,是餓和渴的匯聚點(diǎn)。為了研究這些神經(jīng)細(xì)胞的功能,研究小組開(kāi)發(fā)了一種技術(shù),可以讓小鼠在自由活動(dòng)的同時(shí),通過(guò)Inscopix自由活動(dòng)鈣成像顯微鏡觀察記錄腦干中periLC神經(jīng)元的活動(dòng)。這項(xiàng)研究的作者龔蓉博士表示,解決這個(gè)技術(shù)是此項(xiàng)研究的關(guān)鍵。深圳熒光鈣成像grain lens